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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dispositivo de protección del transceptor. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / radiocomunicaciones civiles Hay momentos en que los transceptores fallan debido a una conexión incorrecta a la fuente de alimentación o un aumento repentino del voltaje. El dispositivo propuesto ayudará a proteger el equipo en estos casos. Las estadísticas de reparación de equipos transceptores muestran que hasta el 30% de las fallas son causadas por cortes de energía. Las emergencias típicas incluyen el exceso de tensión de alimentación (sobretensión) y el incumplimiento de su polaridad (inversión de polaridad). Algunos usuarios logran crear una combinación de estas situaciones de alguna manera misteriosamente incomprensible. Debe enfatizarse que la vulnerabilidad de la estación de radio aumenta dramáticamente si se usa un fusible no estándar (incluso hecho en casa) y una fuente de alimentación con un margen de corriente irrazonablemente grande. En tales casos, la protección interna del transceptor resulta ineficaz y las consecuencias de los accidentes se vuelven muy graves, ya veces incluso catastróficas. La inevitable falla masiva de componentes costosos y escasos hace que la restauración de un transceptor "matado" no sea rentable. En caso de accidentes, varios dispositivos semiconductores se dañan principalmente: diodos, transistores, circuitos integrados. Sus características pueden cambiar, romperse o romperse las transiciones, puede ocurrir una destrucción termomecánica de la carcasa. Las resistencias, los productos de bobinado y las lámparas de retroiluminación fallan. Puede ocurrir hinchazón o explosión de capacitores de óxido, deslaminación y quemado de conductores impresos, carbonización de secciones de placa, deformación de piezas termoplásticas. Toda la colección de fallas está tomada de la práctica. Las emergencias ocurren bajo las siguientes circunstancias: acciones ineptas de un usuario novato, error accidental o negligencia de un operador capacitado, daño intencional por parte de una persona no autorizada, mal funcionamiento técnico del sistema de suministro de energía. Desafortunadamente, ningún dueño de una estación de radio está inmune a tales riesgos. Por lo tanto, surgió la idea de desarrollar un dispositivo para la protección confiable del transceptor en situaciones de emergencia. El dispositivo bloquea la fuente de alimentación de la estación de radio cuando se recibe un voltaje anormal en el rango de -50 a +50 V. También tiene otras propiedades útiles, por ejemplo, no crea una caída de voltaje en el circuito de alimentación del transceptor y tampoco requiere el uso obligatorio de un fusible. En cuanto a la velocidad de protección, no es inferior a 2 ms y depende de la naturaleza de la emergencia. El esquema del dispositivo de protección se muestra en la fig. una.
Cuando llega un voltaje de polaridad positiva con un nivel de menos de 10 V a la entrada del dispositivo, fluye una corriente a través del circuito VD1R1K1VT1, pero no es suficiente para operar el relé K1. A una tensión de entrada de 10 ... 15 V, el relé se activa y suministra energía al transceptor. Si durante el funcionamiento el voltaje supera los 15 V, entonces el diodo zener VD2 comenzará a conducir corriente, lo que abrirá el tiristor VS1. El voltaje en el ánodo del tiristor caerá, el transistor VT1 se cerrará y el devanado del relé K1 se desactivará. Como no está desviado por nada, la liberación de los contactos del relé se producirá en un tiempo mínimo (en realidad, 0,5 ... 2 ms). Como resultado, el transceptor se desconectará de la fuente de mayor voltaje. El diodo Zener VD3, cuyo uso es opcional, corta la sobretensión corta que es posible a una tasa muy alta de aumento de voltaje. En el caso de que un alto voltaje de emergencia llegue a la entrada del dispositivo abruptamente desde el nivel cero, entonces no llegará al transceptor en absoluto, ya que el "latch" electrónico VD2VS1VT1 reaccionará varios órdenes de magnitud más rápido que el tiempo de operación del relé K1. En caso de inversión de polaridad, tampoco se suministrará tensión de polaridad negativa al transceptor, ya que el relé no funcionará debido al diodo VD1, que se cerrará por tensión inversa. Después del funcionamiento de emergencia de la protección, el retorno al estado inicial se realiza quitando brevemente la tensión de entrada. Se hicieron dos versiones del diseño del dispositivo. En el primero, los detalles del dispositivo están montados dentro de la caja del relé K1, que se utiliza como relé KUTs-1 (pasaporte RA.362.900) de los televisores en color domésticos. Tiene una resistencia de devanado de 560 Ohm y opera a un voltaje de aproximadamente 5 V. Las dimensiones generales del dispositivo (45x45x15mm) permiten colocarlo dentro del transceptor o afuera en la cubierta. Otra opción también es muy conveniente: en un recipiente cilíndrico de plástico de película fotográfica. El recipiente tiene un diámetro de 30 y una longitud de 50 mm. El producto terminado se llena con compuesto epoxi y se instala en la ruptura del cable de alimentación del transceptor (similar a un filtro de ruido de impulso). Aquí se utiliza un relé RES47 más compacto (pasaporte RF4.500.409) con una resistencia de devanado de 175 ohmios. En este caso, la resistencia R1 debe tener una resistencia de 110 ohmios. Cualquier otro relé que funcione con un voltaje de 5 ... 6 V y sea capaz de conmutar una corriente de al menos 3 A también es adecuado (por ejemplo, los relés de la serie TRC de TTI). El transistor VT1 se puede reemplazar por las teclas actuales de la serie KR1014, KR1064 con índices A, B o sus análogos ZVN2120, VN2410. En lugar del diodo VD1, es adecuado cualquier otro con una corriente directa de al menos 0,3 A y una tensión inversa de al menos 400 V, por ejemplo, KD209A. El diodo zener VD2 se puede reemplazar con D814 o KS515A. El tiristor VS1 puede tener índices E-I, y es deseable usar muestras seleccionadas para la máxima sensibilidad. El ajuste del dispositivo comienza con la selección de la resistencia R1, logrando que el relé funcione con un voltaje de entrada de 9,5 ... 10 V. Luego, aumentando el voltaje de manera lenta y suave, asegúrese de que el relé se libere a 14,5 ... 15 V. Si es necesario, se puede cambiar el voltaje de corte seleccionando el diodo Zener VD2. El autor probó el transceptor ALAN-78 PLUS CB equipado con el dispositivo de protección propuesto. El procedimiento de prueba simuló una serie de los accidentes más peligrosos, a saber, una combinación de inversión de polaridad y sobretensión. Además, se introdujo deliberadamente un factor que agravó el accidente: en lugar de un fusible normal con un valor nominal de 2 A, se instaló un puente de alambre grueso. En condiciones normales, se podría decir que tal "anarquía" garantiza una destrucción extensa e irreversible de los elementos electrónicos de cualquier transceptor. Durante las pruebas, el dispositivo se conectó repetidamente a fuentes de corriente (fuentes de alimentación PS-30, B5-48, B5-71, transformador OSM-220/36 V), que tenían los siguientes parámetros: -13,8 V (32 A); +16 V (10 A); -16 V (10 A); + 30 V (10 A); -30 V (10 A); -36 V (50 Hz, 5 A); +50 V (2 A); -50 V (2 A). Cada voltaje de prueba se aplicó al transceptor automáticamente utilizando un dispositivo de software que funciona de acuerdo con el ciclograma que se muestra en la tabla.
Un modo de prueba extendido permitió simular situaciones de emergencia de varias duraciones y, en el camino, verificar la estabilidad de la protección contra transitorios. Si cada hecho de aplicar un voltaje anormal al transceptor se considera una situación de emergencia, entonces es fácil calcular que su número total fue de 688. Sin embargo, tal efecto aplastante no causó ningún daño a la estación de radio. Con el suministro de control de la tensión nominal (+13,2 V), el dispositivo se encendió y mostró pleno rendimiento. El resultado de esta prueba atestigua la fiabilidad del dispositivo y permite clasificarlo como "infalible". Si el dispositivo es algo más complicado, puede proporcionar protección adicional para el consumo de corriente y contra un aumento de emergencia en el voltaje de RF en el colector del transistor de salida del transmisor. Tal aumento es posible con una falta de coincidencia de la ruta del alimentador de antena o la excitación de la etapa de salida. El esquema de esta opción se muestra en la Fig. 2.
La protección de corriente (sobrecarga y cortocircuito) se realiza mediante el interruptor de láminas SF1 con la bobina L1 ubicada en él. Cuando la corriente consumida por el transceptor aumenta por encima del valor establecido, el campo electromagnético de la bobina se vuelve suficiente para cerrar el contacto controlado magnéticamente. Dado que el interruptor de láminas está conectado en paralelo al diodo zener VD2, se produce un apagado de emergencia del dispositivo similar a la situación con sobretensión. Los elementos VT2, C1, R4, VD4 forman una zona de insensibilidad temporal de protección a la corriente de irrupción que se produce en el momento en que se enciende el transceptor. Para la emisora de radio ALAN-78PLUS, este tiempo es de 22 ms y se puede ajustar seleccionando el condensador C1. Cuando trabaje con el dispositivo (Fig. 2), primero debe encender el transceptor y luego el interruptor de palanca SA1. Establecer la protección de corriente a un nivel de 2 ... 3 A se reduce a seleccionar el número de vueltas de la bobina L1, que consiste en 4-8 vueltas de cable PEL 0,5 (aproximadamente) y moverlo a lo largo del interruptor de láminas (finamente) seguido de fijación con adhesivo termofusible. Con una carga no coincidente (por ejemplo, una ruptura en la ruta del alimentador de antena), aumenta el voltaje de RF en el colector del transistor de salida del transmisor, lo que está plagado de una ruptura de sus transiciones. Sin embargo, en este caso, el diodo zener VD5 comienza a conducir corriente, lo que abre el transistor VT3. El voltaje positivo del colector del transistor se suministra al electrodo de control del tiristor VS1. Luego, el dispositivo se apaga de la misma manera que otras emergencias. La resistencia R7 se selecciona de tal manera que el transceptor se apaga cuando el transmisor está funcionando en el equivalente de antena de 150 ohmios, que corresponde a SWR-3. La unión del emisor del transistor VT2 (ver Fig. 2) debe derivarse con una resistencia con una resistencia de aproximadamente 10 kOhm. Autor: A.Sokolov, Moscú
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